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基于低压电力线载波通信的led交通灯光检测系统 0 交通混凝土led 随着我国经济的快速发展，公共交通的进程已经加快。智能网络系统（达赖喇嘛）在城市交通管理中发挥着越来越重要的作用。作为智能交通系统中重要指示工具的交通信号灯,它的好坏直接影响了道路交通的通行质量。 一个LED交通信号灯是由每组3~5个发光二极管LED(Light Emitting Diode)串联,再由多组LED(根据道路交通标志图形而定,最多为22组)并联而成。见图1。 由图1所示的交通信号灯电路原理图可知:当某一组LED有故障,就会造成多个LED不亮;如有多组LED不亮,将无法起到交通指示的作用。由于交通信号灯架设在高空,离交通信号灯控制器的距离较远,布线的局限性等,这就给交通信号灯的故障检测和信号传输带来诸多不便,直接影响和阻碍道路交通的正常通行。因此,提供一种科学、合理、高效的检测方法,对交通信号灯的监测显得尤为重要。 目前,对交通信号灯的检测,一般都采用人工判别LED损坏的多少?是否影响正常使用来进行维护(如肉眼识别、交通障碍申告等)。这种方法不仅准确性差,而且实时性上达不到要求,使得道路的通行质量受到了极大的影响。目前,重庆市ITS中的LED交通信号灯已遍布大街小巷,交通信号灯的故障检测只是靠传统的方法来检测,无法达到实际使用的要求。本文采用必威体育精装版的低压电力线载波通信(PLC Power Line Communication)技术设计了一套自动检测系统,它利用载波技术,在现有的220 V低压电力线上实现检测信号的传输,实时检测信号灯的损坏情况,使LED交通信号灯能有效、正常运行,发挥它应有的功能。 1 系统硬件设计 1.1 路模拟开关 根据国家相关部门制定的交通信号灯标准和LED特性,重庆市交通道路使用的LED交通信号灯由多组LED并联,每组串联4个LED,工作电压为12 V。LED交通信号灯自动检测系统的硬件原理框图见图2。 LED交通信号灯使用了红、绿、黄3种LED,管压降在2~2.9 V左右,在12 V工作电压下,经过4个LED发光管后,在限流电阻R上的电压小于2 V,工作电流控制在20 mA。限流电阻上的电压即是采集检测的信号。经实验测试,信号灯用的红色和绿色LED的限流电阻上的电压在正常工作时为1.6 V左右,黄色LED为1.0 V左右。此直流电压可直接由4051模拟开关控制检测的信号的采集。8路模拟开关4051相当于一个单刀八掷开关,而开关需接通哪一个通道,由输入的3位地址码来决定。4051还设有另外一个电源端VEE,以作为电平位移时使用,从而使得通常在单组电源供电条件下工作的CMOS电路所提供的数字信号能直接控制这种多路开关,并使这种多路开关可传输峰-峰值达15 V的交流信号。 采用ATMEL公司的MEGA8单片机作为控制器,它自带8路10位A/D转换器,8KB系统内可编程FLASH,23个可编程I/O口,而且它价格低廉,满足系统低成本的要求。多组LED分别通过3片4051接入单片机,单片机内A/D转换器带有一个8路模拟开关,将3片4051的输出线接入此8路模拟开关中。经过内部地址译码后,选中3片4051中的1片,再经过外部地址译码,选中此片4051的一个通道,然后对此通道输出的模拟信号进行模数转换。 转换过程中采用单片机内部稳定参考电压VREF=2.56 V。设一只LED的管压降为Vdw,限流电阻上的电压为Vlim,设输入电压为VIN,输出的数字电压为VOUT,则VOUT=VIN1024VREFVΟUΤ=VΙΝ1024VREF(其中1024=210,即d10位A/D转换的上限值)。一组LED的损坏可分为断路和短路这两种情况:当发生断路情况时,输入电压VIN=0,输出VOUT=0;当发生一只或者一只以上的LED击穿短路时,VIN=Vlin+n×Vdw(n为短路LED的个数),此时VINVREF,即转换输出结果VOUT=1024(10位转换结果的上限)。考虑到可能存在的干扰,把检测阈值设为0.3 V和2.5 V,即当VOUT120(0.3 V)或VOUT1 000(2.5 V)时即判定该组LED损坏,反之则工作正常。MEGA8单片机完成一次A/D转换的平均时间是100 μs,完成22路转换只需2.2 ms左右,完全能满足系统采集数据的实时性要求。 1.2 系统的硬件设计 有线通信方式需要对LED交通信号灯进行重新布线,安装、调试和维护费时、成本高,可行性不大;无线传输方式虽然不用重新布线,但运行和维护费用高,不符合低成本、高效率的要求;电力线载波方式:建设周期短,成本低,不用重新布线,速率和抗干扰能力都可以满足系统要求。 由于低压电力线是为传输50 Hz的工频电能而铺设的,故其特性往往难以满足载波通信的要求。这直接体现在两方面:第一、电